O utilizador deve introduzir correctamente o valor de todos os componentes do circuito e, no final, pressionar o botão "simular". Como resultado é produzido um gráfico onde estão representadas as formas de onda de entrada e de saída do circuito. Caso não sejam introduzidos valores serão levados em consideração valores pré-definidos. Caso sejam introduzidos caracteres não desejados o utilizador é informado com uma mensagem de erro.
1 - Menu Amplificadores: Dá a possibilidade de simular o amplificador operacional não inversor ou o amplificador operacional inversor.
2 - Menu Somadores: Dá a possibilidade de simular o amplificador operacional somador não inversor ou o amplificador operacional somador inversor.
3 - Menu Integrador: Dá a possibilidade de simular o Integrador de Miller ideal.
4 - Menu Comparador: Dá a possibilidade de simular o amplificador operacional comparador não inversor.
5 - Menu Questionário: Dá a possibilidade de o utilizador testar as suas capacidades sobre circuitos com amplificadores operacionais.
6 - Menu Ajuda: Dá a possibilidade de conhecer os autores deste trabalho e também informação útil que o utilizador deve seguir para a simulação de cada circuito presente na applet.
7 - Campo onde se introduz o valor da âmplitude AC do sinal V1 em Volt (V).
8 - Campo onde se introduz o valor da frequência do sinal V1 em Hz.
9 - Campo onde se introduz o valor da âmplitude DC (Componente contínua) do sinal V1 em Hz.
10 - Campo onde se introduz o valor da fase do sinal V1 em graus (º).
11 - Campo onde se introduz o valor da tensão positiva do Amplificador Operacional em Volt (V).
12 - Campo onde se introduz o valor da tensão negativa do Amplificador Operacional em Volt (V).
13 - Campo onde se introduz o valor da resistência RA em Ohm (
).
14 - Campo onde se introduz o valor da resistência RB em Ohm (
15 - Botão actualizar: Após premir obtêm-se as formas de onda de entrada e de saída do circuito.
16 - Esquema respectivo ao circuito eléctrico com Amplificador Operacional.
O Amplificador Operacional é um dispositivo activo em circuito integrado muito utilizado em electrónica na realização de uma grande variedade de circuitos analógicos e mistos.
A designação operacional provém da sua utilização inicial na realização de operações matemáticas (soma, diferença, integração, derivação, etc.) em computadores analógicos.
A montagem não inversora é uma montagem que não introduz inversão de fase ao sinal de entrada. Esta montagem é utilizada quando se pretende amplificar um sinal com ganho superior a 1.
Portanto, esta montagem não apresenta inversão de polaridade do sinal de entrada v1(t) em relação à saída vo(t), ou seja, v1(t) e vo(t) têm a mesma fase. Uma vez que o sinal v1(t) é colocado na entrada positiva (+) e a realimentação dá-se através da entrada negativa (-), sendo através desta retirada a seguinte função de transferência:
Circuito eléctrico do amplificador operacional não inversor:
Como o próprio nome indica, esta montagem permite inverter a polaridade do sinal de entrada v(t), provocando um desfasamento de 90º no sinal de saída vo(t). Uma vez que v(t) é colocado na entrada negativa (-) e a realimentação dá-se através da entrada positiva (+), sendo que através desta é obtida a seguinte função de transferência:
Circuito eléctrico do amplificador operacional inversor:
Esta montagem é usada para somar dois ou mais sinais. Neste caso, consideram-se v1 e v2 dois sinais genéricos à entrada do circuito. O sinal de saída é dado por:
Verifica-se na equação anterior que o sinal vo é igual à soma dos sinais de entrada v1 e v2 afectado de um ganho que é dado por:
O circuito do amplificador somador não inversor para duas entradas é ilustrado na figura seguinte:
Esta montagem apresenta inversão de polaridade do sinal de saída em relação ao de entrada vi(t), ou seja, vi(t) e vo(t) encontram-se desfazados 90º. Uma vez que o objectivo desta montagem é a soma de várias tensões, a sua função de transferência é dada pela seguinte expressão:
O circuito do amplificador somador inversor para duas entradas é ilustrado na figura seguinte:
Esta montagem não apresenta malha de realimentação, sendo assim limita-se a comparar as tensões v1(t) e v2(t) que se encontrem na sua entrada positiva e negativa respectivamente. Aplicando ao sinal de saída vo(t), o sinal
sat ou
sat caso v1(t) > v2(t) ou v1(t) < v2(t) respectivamente, (v2(t) = Vref). As tensões de saturação são dadas por
Circuito eléctrico do amplificador operacional comparador não inversor:
Este circuito enquadra-se nos circuitos operadores matemáticos (os amplificadores soma também são operadores matemáticos). Regra geral, têm funcionamento linear, mas podem ter funcionamento não linear se os amplificadores operacionais forem associados a elementos não lineares como, por exemplo, os díodos. Esta montagem apresenta uma malha de realimentação através do condensador, sendo assim o circuito apresenta uma resposta em frequência do tipo passa baixo (filtro passa baixo de 1ª ordem) com um pólo na origem. Este circuito tem uma utilização muito restrita devido à banda passante. Portanto, este circuito realiza uma operação de integração ao sinal de entrada vi(t), ou seja, se injectados um sinal do tipo seno, o sinal de saída vo(t) terá um desfazamento de 90º em relação a vi(t) e o mesmo se verifica caso o sinal de excitação introduzido seja do tipo coseno, neste caso, continua a existir a variação de 90º mas de sinal negativo. A função de transferência é dada pela seguinte expressão:
Circuito eléctrico do integrador de Miller ideal:
Uma entrada típica deste software consiste em definir a amplitude Ac, a frequência, a Amplitude DC e a fase do sinal de entrada, o valor das resistências e a tensão de alimentação, neste caso do amplificador operacional não inversor, em que foi introduzido um sinal de entrada com componente DC nula, Amplitude AC de 1V, frequência 100Hz e fase nula.
Como saída é obtido um gráfico relativo ao sinal de entrada v1 e ao sinal de saída v0. Como as resistências são iguais o ganho do circuito é 2:
- Silva, Manuel; "Introdução aos Circuitos Eléctricos e Electrónicos", Fundação Calouste Gulbenkian, 2ª edição, Lisboa, 2001
- Chapman, Stephen J. – Java for Engineers and Scientists, 2nd Edition, Pearson – Prentice Hall
A applet "Amplificadores Operacionais" foi criada por adaptação da aplicação Java, desenvolvida pelo Carlos Rodrigues e pelo Helder Nunes no âmbito da disciplina de Programação Orientada por Objectos (4º ano da Licenciatura).